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近年來，隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，燃煤電廠，交通工具尾氣、鋼鐵工業(yè)成為NOx最主要的來源，目前燃煤煙氣多采用選擇性催化還原的技術(shù)進(jìn)行脫硝。

 

 

選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)是催化劑作用下有選擇性地將煙氣中NOx還原為N2和H2O，釩-鎢-鈦系SCR脫硝催化劑通常由TiO2為載體，以及附著在載體上的活性成分V2O5和WO3。

 

釩-鎢-鈦系廢SCR催化劑中大約含有1%～5%的V2O5，5%～10%的WO3，以及大約85%~90%的TiO2，TiO2價格約為1.5萬元/噸，而WO3和V2O5的價格均在15萬元/噸以上，具有較高的回收價值。

 

 

燃煤電廠SCR催化系統(tǒng)最核心的是SCR催化劑，SCR催化劑運(yùn)行時會發(fā)生中毒失活現(xiàn)象，據(jù)統(tǒng)計大約20000小時就需要對催化劑進(jìn)行更換。

 

SCR催化劑的失活主要是由于：

 

1.催化裝置布置在省煤器后，空氣換熱器之前，該段煙氣具有高溫高塵的特點(diǎn)，導(dǎo)致催化劑工作環(huán)境惡劣，造成蜂窩體堵塞和磨損；

 

2.催化劑中V2O5兩性化合物，煙氣中的鉀、鈉、鈣等堿性金屬與催化劑中V2O5發(fā)生反應(yīng)，降低其吸附NH3的能力，從而降低催化效率，其中鉀對釩-鎢-鈦系催化劑毒性最大，當(dāng)氧化鉀含量達(dá)到1%時，可使催化劑全部失活；

 

3.煙氣中的砷、磷、汞等同樣會導(dǎo)致催化劑失活；

 

4.煙氣溫度的波動式催化劑發(fā)生熱燒結(jié)使催化劑失活。

 

活性降低的催化劑需要及時更換，根據(jù)燃煤品質(zhì)、熱工條件、催化劑加工質(zhì)量的不同，SCR催化劑使用壽命也不同，大約為2~5年就需要進(jìn)行更換。

 

更換下來的催化劑視載體的質(zhì)量進(jìn)行再生或處置，載體磨損程度較低，強(qiáng)度較好的催化劑進(jìn)行再生處理，載體破碎或磨損程度大、強(qiáng)度低的催化劑進(jìn)行處置回收有價元素，通常而言更換下來的催化劑可再生的和不可再生的大約各占一半。

 

催化劑再生工藝主要包括：

 

1.清洗除塵；

 

2.熱處理，去除催化劑表面的氧化性毒物；

 

3.酸堿處理，將催化劑表面的鉀、鈉等堿性毒物或砷、磷等酸性毒物溶解去除；

 

4.補(bǔ)充活性成分。經(jīng)過再生的催化劑通常能夠達(dá)到新鮮催化劑催化效能的95%以上。

 

對于不能再生的催化劑需要考慮有價金屬的回收，工藝通常為直接酸浸/堿浸氧化法，或焙燒—酸浸/堿浸法，將催化劑中V2O5和WO3變成釩酸鹽溶液和鎢酸鹽溶液，經(jīng)過萃取反萃或沉淀的方式回收V2O5和WO3，TiO2載體采用硫酸法或氯化法生產(chǎn)鈦白粉。

 

 

廢棄SCR脫硝催化劑作為一種危險廢物，若隨意堆存或處置不當(dāng)，極有可能對自然環(huán)境和人民生活造成嚴(yán)重危害，同時也導(dǎo)致自身的資源浪費(fèi)。

 

為了加強(qiáng)對燃煤電廠廢棄的釩鈦系的SCR脫硝催化劑的監(jiān)督管理，2014年8月環(huán)保部發(fā)布并實(shí)施了《關(guān)于加強(qiáng)廢煙氣脫硝催化劑監(jiān)管工作的通知》。

 

通知規(guī)定將廢棄SCR脫硝催化劑的管理、再生、處置作為危險廢物進(jìn)行管理，從事廢棄SCR催化劑的收集、儲存、運(yùn)輸、處理的單位，應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)危險廢物的法律法規(guī)，如危險廢物經(jīng)營許可證制度和危險廢物運(yùn)輸轉(zhuǎn)移五聯(lián)單制度等。

 

同時要求相關(guān)企業(yè)提高廢棄SCR脫硝催化劑的再生和利用水平，盡快培養(yǎng)一批專業(yè)從事廢棄SCR脫硝催化劑回收處理的企業(yè);對于無法利用的SCR脫硝催化劑交由具有相應(yīng)資質(zhì)的危險廢物填埋場進(jìn)行填埋處理。

 

 

隨著2009年，環(huán)保部發(fā)布《2009-2010年全國污染防治工作要點(diǎn)》后，我國燃煤電廠開始大規(guī)模裝配SCR脫硝系統(tǒng)，按照目前我國SCR催化劑工作壽命計算，從2012年廢棄催化劑的產(chǎn)量逐漸大幅度增加。

 

2017年我國規(guī)模以上電廠裝機(jī)容量達(dá)到17.7億千瓦，按脫硝設(shè)備安裝率86%的比例計算SCR催化劑總量為132萬立方米，到2020年需要更新的催化劑達(dá)到44萬立方米，其中無法再生的約為22萬立方米，約合11萬噸。

 

2017年裝機(jī)容量較2016年增長7.6%，但增速較下降 0.6個百分點(diǎn)，據(jù)估計到2022年裝機(jī)容量達(dá)到頂峰并維持穩(wěn)定，因此在2025年左右廢棄SCR脫硝催化劑產(chǎn)量達(dá)到最大量，預(yù)計為年產(chǎn)量維持在14.33萬噸左右，具有廣闊的市場前景。

 

 

發(fā)達(dá)國家的能源結(jié)構(gòu)與我國差異較大，中國是一個火電大國，約70%的電力來自燃煤，而美國僅有30%的電力來自燃煤，而法國和日本則是以核電為主，國外目前尚無專門對廢棄SCR催化劑的回收企業(yè)。

 

由于SCR脫硝系統(tǒng)普及的較晚，我國也是近幾年才開始重視廢棄SCR催化劑的回收工作，處理技術(shù)大多仍不成熟，專門從事廢棄SCR催化劑的企業(yè)規(guī)模都還小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場的需求。

 

中電集團(tuán)下屬的廣東恒德環(huán)保有限公司在廢棄SCR催化劑回收方面走在國內(nèi)的前列，目前年處理量在2萬立方米；神華集團(tuán)低碳研究所針對廢棄SCR催化劑開展了深入的研究，其研發(fā)的濕法處理技術(shù)目前正在推廣階段。

 

 

 

隨著SCR脫硝催化劑逐步更新，大量廢棄SCR催化劑的處理問題成為目前面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

 

目前我國廢棄SCR催化劑的回收工作處于起步階段，市場競爭不充分，尚未形成龍頭企業(yè)。由于市場空間巨大，在可預(yù)期的將來，廢棄SCR催化劑處理行業(yè)將成為一個環(huán)保領(lǐng)域的藍(lán)海行業(yè)。